Способ открытой разработки крутопадающих месторождений с внутренним отвалообразованием
Владельцы патента RU 2246620:
Институт горного дела Уральского отделения Российской академии наук (RU)
Изобретение относится к открытой разработке месторождений полезных ископаемых, более конкретно к открытой разработке крутопадающих месторождений с применением внутреннего отвалообразования. Техническим результатом является снижение количества транспортных площадок на погашаемом борту карьера. Для этого способ, при котором карьер по длине делят на очереди, из которых первую отрабатывают до проектной глубины с внешним отвалообразованием, а отработку последующих очередей ведут с применением внутреннего отвалообразования, размещая вскрышу в выработанное пространство смежной очереди с общим подвиганием отвального фронта по мере развития горных работ. Причем вторую и последующую очереди карьера делят по высоте на выемочные ярусы, отработку верхнего яруса ведут с размещением вскрыши в верхний отвальный ярус выработанного пространства смежной очереди, используя транспортные коммуникации поверхности, при отработке второго выемочного яруса отсыпку отвального яруса внутреннего отвала первоначально осуществляют формированием у продольного погашенного борта карьера пионерной насыпи, на верхней площадке которой размещают транспортные коммуникации и ведут с нее отсыпку отвального яруса, по мере понижения горных работ в рабочей зоне выемочного яруса изменяют профиль верхней площадки насыпи, обеспечивая необходимую грузотранспортную связь рабочих горизонтов выемочного яруса с отвальным ярусом, после отработки выемочного яруса оставшуюся часть пионерной насыпи срабатывают до верхней отметки следующего выемочного яруса, а отработку последующих выемочных ярусов осуществляют аналогичным образом, используя вновь образованную верхнюю площадку пионерной насыпи. 10 ил.
Изобретение относится к открытой разработке месторождений полезных ископаемых, более конкретно к открытой разработке крутопадаюших месторождений с применением внутреннего отвалообразования.
Известен способ [1] открытой отработки крутопадающих месторождений с применением внутреннего отвалообразования.
Горные работы при данном способе начинаются со строительства карьера первой очереди на полную глубину с перемещением пустых пород во внешние отвалы. После создания карьера первой очереди переходят ко второму этапу работ - к ведению работ в карьере второй очереди. Горные работы начинают развивать в направлении торца по всей глубине. В освобождающемся выработанном пространстве создают внутренний отвал, который развивают вслед за подвиганием уступов рабочего борта. На этом отвале в дальнейшем размещают вскрышные породы. Транспортировку полезного ископаемого и вскрышных пород при системе с внутренним отвалообразованием производят автомобильным транспортом. Грузотранспортную связь рабочего борта с ярусами внутреннего отвала осуществляют по транспортным бермам, расположенным на одном из продольных нерабочих бортов карьера.
На этом же борту устраивают внутренние полустационарные съезды для вывозки на поверхность полезного ископаемого. В том случае, когда высота отвального яруса превышает высоту уступа, эти съезды служат также для грузотранспортной связи рабочих уступов с ярусами отвала. Полустационарность съездов обусловлена тем, что по мере подвигания фронта работ съезды заваливают внутренними отвалами. Поэтому на транспортном нерабочем борту взамен выбывающих создаются новые полустационарные съезды. Срок службы полустационарных съездов на различных горизонтах неодинаков: на верхних горизонтах новые съезды создают через 1-1,5 года, на нижних - через 6-8 месяцев.
Однако вследствие больших дополнительных объемов вскрышных работ на устройство вскрывающих выработок этот способ не находит применения при разработке крутопадающих месторождений. Область его применения ограничена относительно пологими условиями залегания полезного ископаемого, когда его угол падения равен или меньше угла погашения транспортного борта карьера или когда конструктивный угол наклона борта больше угла по условиям устойчивости.
Наиболее близким техническим решением является способ разработки крутопадающих месторождений очередями с применением внутреннего отвалообразования [2], когда карьерное поле делится по длине на очереди. При этом первая очередь отрабатывается на полную глубину и вывозкой пустых пород на внешние отвалы. Вскрытие первой очереди осуществляется капитальными траншеями смешанного заложения: два или три верхних горизонта вскрываются траншеями внешнего заложения, а нижние горизонты - траншеями внутреннего заложения. После отработки первой очереди в работу включается соседняя очередь, прилегающая к выработанному пространству первой очереди. Вторая очередь отрабатывается с перемещением вскрыши в выработанное пространство первой очереди.
Вскрытие рабочих горизонтов и их грузотранспортная связь с поверхностью и ярусами внутреннего отвала осуществляется посредством капитальных траншей внутреннего заложения, располагаемых на погашаемых продольных нерабочих бортах карьера. Количество наклонных вскрывающих выработок, обеспечивающих грузотранспортную связь рабочих горизонтов с поверхностью, значительно сокращается.
Однако известный способ имеет существенный недостаток. Он заключается в том, что для грузотранспортной связи рабочих горизонтов с ярусами внутренних отвалов необходимо устройство транспортных площадок на погашаемом борту карьера. Устройство транспортных площадок на борту карьера сопряжено с дополнительным разносом борта, со значительными дополнительными объемами вскрышных работ. Например, устройство в карьере только одной транспортной площадки шириной 30 м на расстоянии 200 м от поверхности ведет к дополнительным объемам вскрыши 6 млн. м3 на один километр длины карьера. То есть простое разделение карьера на очереди при системе с внутренним отвалообразованием и их последовательная отработка не обеспечивает существенного снижения дополнительных объемов вскрыши для устройства вскрывающих выработок.
Изобретением решается задача уменьшения объемов вскрыши в контуре карьера в условиях открытой разработки крутопадающих месторождений с внутренним отвалообразованием с делением карьера по длине, по меньшей мере на две очереди, отработкой первой очереди на проектную глубину и перемещением вскрыши второй очереди в выработанное пространство первой очереди.
Технический результат, получаемый при использовании изобретения, состоит в снижении количества транспортных площадок на погашаемом борту карьера, обеспечивающих грузотранспортную связь рабочих горизонтов второй очереди с ярусами внутреннего отвала, расположенного в выработанном пространстве первой очереди.
Указанный технический результат получают за счет того, что в известном способе открытой разработки крутопадающих месторождений с внутренним отвалообразованием, при котором карьер по длине делят на очереди, из которых первую отрабатывают до проектной глубины с внешним отвалообразованием, а отработку последующих очередей ведут с применением внутреннего отвалообразования, размещая вскрышу в выработанное пространство смежной очереди с общим подвиганием отвального фронта по мере развития горных работ, вторую и последующие очереди карьера делят по высоте на выемочные ярусы, отработку верхнего яруса ведут с размещением вскрыши в верхний отвальный ярус выработанного пространства смежной очереди, используя транспортные коммуникации поверхности, при отработке второго выемочного яруса отсыпку отвального яруса внутреннего отвала первоначально осуществляют формированием у продольного погашенного борта карьера пионерной насыпи, на верхней площадке которой размещают транспортные коммуникации и ведут с нее отсыпку отвального яруса, по мере понижения горных работ в рабочей зоне выемочного яруса изменяют профиль верхней площадки насыпи, обеспечивая необходимую грузотранспортную связь рабочих горизонтов выемочного яруса с отвальным ярусом, после отработки выемочного яруса оставшуюся часть пионерной насыпи срабатывают до верхней отметки следующего выемочного яруса, а отработку последующих выемочных ярусов осуществляют аналогичным образом, используя вновь образованную верхнюю площадку пионерной насыпи.
Указанная совокупность существенных признаков заявляемого способа позволит уменьшить объем вскрышных работ, связанных с дополнительным разносом борта карьера, необходимый для устройства транспортных площадок, обеспечивающих грузотранспортную связь рабочих горизонтов выемочных ярусов рабочей зоны с отвальными ярусами.
Способ поясняется чертежами, где на фиг.1, 2, 3 изображено положение горных работ на момент отсыпки внутреннего отвала в известном способе отработки, при котором вскрытие рабочих горизонтов и их грузотранспортную связь с поверхностью и ярусами внутреннего отвала осуществляют посредством капитальных траншей внутреннего заложения, располагаемых на погашаемых нерабочих бортах карьера, на фиг.4 - положение горных работ в заявляемом способе на момент отработки первой очереди карьера на проектную глубину и проектные контуры карьера второй очереди и выемочных ярусов; на фиг.5 - положение горных работ на момент отработки верхнего выемочного яруса второй очереди карьера с размещением вскрыши в первую очередь карьера; на фиг.6 - положение горных работ на момент окончания формирования у продольного погашенного борта карьера пионерной насыпи из вскрыши второго выемочного яруса; на фиг.7, 8, 9 - положение горных работ во втором выемочном ярусе с указанием промежуточных профилей верхней площадки пионерной насыпи, обеспечивающих связь рабочих горизонтов второго выемочного яруса со вторым отвальным ярусом; на фиг.10 - положение горных работ на момент окончания срабатывания оставшейся части пионерной насыпи в пределах высотных отметок второго выемочного яруса и начала отработки третьего выемочного яруса.
В известном способе разработки крутопадающих месторождений с внутренним отвалообразованием (см. фиг.1) карьер по длине разбивают на две очереди. Первую очередь карьера 1 отрабатывают до проектной глубины с размещением вскрыши во внешние отвалы (на чертеже не показаны). Вторую очередь 2 отрабатывают с размещением вскрыши в отвальный ярус 3, размещаемый в выработанном пространстве первой очереди 1. В этом способе на погашенном борту карьера для осуществления грузотранспортной связи рабочих горизонтов с отвальными ярусами следует устраивать транспортные площадки 4 и проводить дополнительный разнос борта карьера 5.
Заявляемый способ осуществляют следующим образом. По длине карьер делят на несколько очередей (на чертежах показано деление на две очереди). Первую очередь карьера отрабатывают на проектную глубину с перемещением горной массы во внешние отвалы (на чертежах не показаны).
После создания карьера первой очереди 1 начинают развивать горные работы в карьере второй очереди 2, который отрабатывают, по меньшей мере, двумя выемочными ярусами. На чертежах приведен пример отработки второй очереди четырьмя выемочными ярусами 6, 7, 8 и 9 (см. фиг.4). Верхний выемочный ярус 6 отрабатывают с поперечным перемещением фронта работ с размещением вскрыши верхнего выемочного яруса в верхний отвальный ярус 10 выработанного пространства первой очереди, используя транспортные коммуникации поверхности (см. фиг.5). При отработке второго выемочного яруса 7 отсыпку отвального яруса внутреннего отвала первоначально осуществляют формированием у продольного погашенного борта 11 карьера пионерной насыпи 12, на верхней площадке 13 которой размещают транспортные коммуникации и ведут с нее отсыпку отвального яруса 14 (см. фиг.6). По мере понижения горных работ в рабочей зоне выемочного яруса 7 изменяют профиль верхней площадки 13 насыпи 12, обеспечивая необходимую грузотранспортную связь рабочих горизонтов выемочного яруса 7 с отвальным ярусом 14 (фиг.7). Максимальный уклон профиля верхней площадки 13 (или его части при ломаной форме) не должен превышать максимально допустимого по условиям работы транспорта. После отработки выемочного яруса 7 остается часть 15 пионерной насыпи 12, которую срабатывают до верхней отметки 16 следующего выемочного яруса (в нашем случае яруса 8). При срабатывании оставшейся в пределах высотных отметок выемочного яруса 7 части пионерной насыпи 12 вновь формируется верхняя площадка 17 пионерной насыпи 13, на которой размещают транспортные коммуникации и используют ее для отсыпки следующего отвального яруса (см. фиг.10). Отработку последующих выемочных ярусов осуществляют аналогичным способом.
Заявленный способ обеспечивает по сравнению с прототипом значительное снижение объемов вскрыши в контурах карьера. Так, для карьера со средними условиями это снижение может составить 15-20 млн.м3 на каждые 1000 м его длины. Кроме того, заявляемый способ обеспечивает транспортирование вскрыши во внутренний отвал по наикратчайшему расстоянию за счет того, что пионерная насыпь в процессе ведения работ все время примыкает непосредственно к рабочим уступам выемочных ярусов.
Источники информации
1. Томаков П.И. Система разработки пластов угля с внутренним отвалообразованием. Новые направления в технике и технологии открытых горных работ: Сб.тр., М., МИРГЭМ, Недра, 1965, с.67-93.
2. Авторское свидетельство СССР №337516, МКИ Е 21 С 41/00, 1972 (прототип).
Способ открытой разработки крутопадающих месторождений с внутренним отвалообразованием, при котором карьер по длине делят на очереди, из которых первую отрабатывают до проектной глубины с внешним отвалообразованием, а отработку последующих очередей ведут с применением внутреннего отвалообразования, размещая вскрышу в выработанное пространство смежной очереди с общим подвиганием отвального фронта по мере развития горных работ, отличающийся тем, что вторую и последующую очереди карьера делят по высоте на выемочные ярусы, отработку верхнего яруса ведут с размещением вскрыши в верхний отвальный ярус выработанного пространства смежной очереди, используя транспортные коммуникации поверхности, при отработке второго выемочного яруса отсыпку отвального яруса внутреннего отвала первоначально осуществляют формированием у продольного погашенного борта карьера пионерной насыпи, на верхней площадке которой размещают транспортные коммуникации и ведут с нее отсыпку отвального яруса, по мере понижения горных работ в рабочей зоне выемочного яруса изменяют профиль верхней площадки насыпи, обеспечивая необходимую грузотранспортную связь рабочих горизонтов выемочного яруса с отвальным ярусом, после отработки выемочного яруса оставшуюся часть пионерной насыпи срабатывают до верхней отметки следующего выемочного яруса, а отработку последующих выемочных ярусов осуществляют аналогичным образом, используя вновь образованную верхнюю площадку пионерной насыпи.
